Измерительные преобразователи для емкостных датчиков. Основные типы емкостных датчиков. Особенности емкостных датчиков. Паразитные емкости.

Емкостные датчики предназначены для решения задач промышленной автоматизации, требующих бесконтактного определения присутствия объектов, выполненных из различных материалов, как металлических, так и неметаллических (например, сыпучие материалы, жидкие, зернистые вещества) на расстоянии до 25 мм.

 Датчики определяют приближение и присутствие объектов, поэтому идеальны для мониторинга уровня заполнения объемов с жидкостью или сыпучими материалами, а также для контроля содержания упаковки. Датчики имеют широкий диапазон рабочих температур и большое расстояние срабатывания. Датчики емкостные устойчивы к воздействию электромагнитных полей и соответствуют классу защиты IP 67 для работы в тяжелых условиях эксплуатации.

Типы емкостных датчиков: Цилиндрические. Прямоугольные. Емкостные датчики уровня жидкости.

Паразитная ёмкость — нежелательная ёмкостная связь, возникающая между проводниками или элементами электронных схем.

Основные эффекты, обусловленные наличием паразитных ёмкостей:

Паразитные положительные и отрицательные обратные связи. Из-за непредсказуемости фазовых характеристик тип паразитных связей может произвольно меняться. В усилителях положительная ОС может приводить к самовозбуждению, отрицательная — к уменьшению коэффициента передачи.

--Паразитные RC-фильтры.

--Паразитные LC-контуры.

Паразитные ёмкости нужно принимать во внимание в микроэлектронных схемах, поскольку в них расстояние между проводниками мало, а их площадь может быть достаточно большой. В результате в схеме может образоваться конденсатор, что является нежелательным.

Функциональная схема измерительного преобразователя для емкостного датчика с изолированными электродами.

 ГКН - генератор квадратурных синусоидальных напряжений;

ПТН - преобразователь ток-напряжение;

ФЧВ - фазочувствительный выпрямитель;

ФНЧ - фильтр нижних частот;

ПНТ - преобразователь напряжение-ток;

ФУН - формирователь управляющих напряжений.

 - электрическая емкость датчика изменяющаяся под действием физической величины от  до .

 - сопротивление потерь в датчике.

 - напряжение смещения, согласует диапазоны изменения  и выходного тока .

 - унифицированный выходной сигнал в виде тока.

Функциональная схема измерительного преобразователя для емкостного датчика с заземленным электродом.

Инв	– инвертор выходного напряжения генератора ГКН, получает напряжение противоположной фазы по сравнению с напряжением на датчике ;
Сумм	– суммирует напряжения с выходов усилителя Ус и инвертора Инвдля компенсации неинформативной составляющей;
Ус	– усилитель с большим коэффициентом усиления (операционный усилитель) служит для преобразования значения электрической ёмкости  в напряжение пропорциональное ;
ПЕН	– преобразователь значения емкости  в напряжение ;
	– выходное напряжение генератора, оно же и напряжение питания емкостного датчика ;
	– выходное напряжение преобразователя емкости  в напряжение;